В настоящее время большую актуальность получили вопросы поисков экологически чистого энергоносителя, высокоэффективного и дешево. Это вещество должно быть неисчерпаемым как ресурс и легкодоступным. Поиск альтернативного источника энергии все более заостряется ввиду дестабилизированной ситуации на планете, изменению климат за счет антропогенного воздействия, постепенному истощению в недрах земли привычных энергетических ресурсов и постоянное удорожание их стоимости. Источник энергии необходим не только для развития человечества, но и для самого существования на планете.
Претендентом на место универсально источника энергии является водород, который уже давно известен своими свойствами. На сегодняшний день существует множество причин для масштабного развития и широчайшего применения водородной энергетики, потенциал которой огромен.
На нашей планете запасы водорода неисчерпаемы и обладают автоматической возобновляемостью. Это снижает затраты на поиск и разработку месторождений, технологии по добыче.
Главным источником водорода на планете Земля является вода. При разложении воды образуется молекула кислорода и две молекулы водорода. Кроме воды источниками водорода могут быть газ, уголь, биомасса, причем как растений, так и отходов. Источником водорода могут быть некоторые представители флоры. Например, водоросль Chlamydomonas reinhardtii при отсутствии должного количества кислорода и серы, начинает активно вырабатывать водород. Это было обнаружено исследователем Анастасиосом Мелисом в конце 90-х годов прошлого века.
Водород образуется также в следующем процессе. При совместном сгорании водорода и кислорода образуется вода, являющая источником образования водорода. При сгорании не образуется никаких вредных веществ: нет сгоревших частиц и сажи, отсутствует тепловой выброс, исключено образование углекислого газа, что, в свою очередь, снижает вероятность увеличения парникового эффекта.
Одним из критериев больших перспектив применения водорода в качестве источника энергии служит и его широкое использование в ракетостроении как горючего компонента топлива для жидкостных ракетных двигателей. Это обусловлено отличными энергетическими показателями водорода. Энергоотдача водорода наиболее высока при его сгорании с кислородом и составляет более 120,7 ГДж на тонну. Эффективность энергетических процессов в двигателях внутреннего сгорания увеличивается более чем на 30-40% при использовании водорода, в отличии от бензина. Применение водорода в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания увеличивает его КПД на рекордные 50-70% по сравнению с бензиновым аналогом. В топливных элементах транспортных средств водород на 100-200% эффективнее бензина.
Водород обладает большими преимуществами и в другом краеугольном вопросе современной энергетике – экологичности. Результатом сгорания водорода является обычная вода, которая совершенно не опасна для окружающей среды. При использовании водородоменатоновых смесей в качестве топлива снижается токсичность продуктов сгорания. Смесь с содержанием порядка 30% водорода по объему (5-10% по весу), менее токсична в 2-4 раза, чем при сгорании в безводородном исполнении. При этом на 35-40% уменьшается расход топлива, а экономичность возрастает более чем на 25%. Двигатели, работающие по норме Евро-4, используют смеси топлива с 20% водорода, а по норме Евро-5 – 44-50% смеси. Стоит отметить, что современные предприятие по производству водорода не являются экологичными. Но при общем широком внедрении водорода экологическая ситуация должна стабилизироваться и со временем лишь улучшиться.
Анализируя преимущества водорода можно сказать, что перед водородной энергетикой открыто все будущее, и она аккумулирует в себе огромнейший потенциал для дальнейшего развития и применения. Мировой промышленностью производство водорода ведется достаточно давно. Водород используется для производства пластмасс, мыла, аммиака. Широкое применение водород получил в ракетно-космической промышленности, являясь наиболее оптимальным компонентом топлива с точки зрения энергетических показателей. В последние годы широкое применение водород получил как топливо для пассажирского, грузового и легкового транспорта.
Передовые мировые державы постепенно переводят на водород крупные предприятия, объекты промышленности, транспортные средства. Это страны Евросоюза, США, Япония, которые еще более 30 лет назад осознали перспективность применения водорода как источника энергии. Огромнейшим интересом водород пользуется в компаниях по производству автомобилей, которые на ежегодных выставках все чаще и чаще демонстрируют свои автомобили, работающие на водородном топливе. Конечно, широкое внедрение водорода еще не близко, но ввиду бурного роста активности вокруг него, и развития технологий, водородная революция не за горами.
Человечество осознало, что для дальнейшего существования водород может стать уникальным источником не только энергии, но и самой жизни на планете Земля.